(57)【要約】【課題】  上下の金型を常に平行に保った状態で加圧し、且つ軸芯同士を一直線上に整合させ、複数の金型を同時に加圧しても、所定寸法の製品を精密に成型することができる光学素子の成型装置を提供する。【解決手段】  上型３１、下型３３、胴型３２からなる金型３の内部に素材５を配置し、加圧装置４により金型３を上下方向に加圧して光学素子を成型する光学素子の成型装置２において、加圧装置４の先端に加圧板２１が取り付けられるとともに、金型３を押圧する上下方向に可動な平板２３が設けられ、加圧板２１と平板２３との間に、上面２２ｂと下面２２ｃとが常に平行を保った状態で弾性変位する弾性部材２２が配置される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型、下型、胴型からなる金型の内部に素材を配置し、加圧装置により前記金型を上下方向に加圧して光学素子を成型する光学素子の成型装置において、前記加圧装置の先端に加圧板が取り付けられるとともに、前記金型を押圧する上下方向に可動な平板が設けられ、前記加圧板と前記平板との間に、上面と下面とが常に平行を保った状態で弾性変位する弾性部材が配置されたことを特徴とする光学素子の成型装置。
【請求項２】
１つの前記金型毎に前記平板および前記弾性部材が１つずつ配置され、１台の前記加圧装置に取り付けられた１つの加圧板により複数の前記金型を同時に加圧する請求項１に記載の光学素子の成型装置。
【請求項３】
前記弾性部材が平行平板構造である請求項１または２に記載の光学素子の成型装置。
【請求項４】
前記光学素子が光学レンズであり、該光学レンズの製造装置における成型工程で用いられる請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子の成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に使用される高精度なガラスレンズ等の光学素子を加圧成型する際の成型装置に関し、殊に、一台の加圧装置で複数の金型を加圧し高精度な光学素子を成型できる成型装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学機器等に使用される高精度な光学素子の成型装置は、円筒状の胴型に嵌め込まれた一対の上下金型間に、加熱して軟化させたレンズ素材を挟持し、上下から加圧して成形するものである。
【０００３】
ガラス素材をプレス成型する際には、上型および下型の成型面に対応してガラス素材を成型する。所要精度を有する光学素子を得るためには、成型面をガラス素材に正確に転写させることが必須であり、そのためには、上型と下型の軸芯同士を一直線上に整合させた状態で常に上型と下型とを平行に保ちながら加圧すること、および、上型と下型との間隔を製品の厚さに対応した正確な寸法通りになるように成型することが重要である。
【０００４】
しかしながら、筒状の胴型内を摺動する上型を加圧する際、上型の軸芯を下型の軸芯に合わせて垂直に保ったまま全ストロークにわたって加圧することは、胴型との間のクリアランスにより上型が微妙に傾いてしまうため、困難である。このため、ストローク途中で加圧方向が傾き、最終成型位置で上下軸芯同士が整合していたとしても、成型製品の品質に偏りが生じることがある。殊に、大量生産を行うためには、例えば固定平板上に複数の金型を並べて、上から一台の加圧装置の加圧板で複数の金型を同時に加圧することが要求されるが、その場合、それぞれの金型の上下金型同士を平行に保持した状態で加圧することは極めて困難である。
【０００５】
また、上型、下型、胴型からなる金型は、製造上、寸法にばらつきが生じることが避けられない。そのため、固定平板上に複数の金型を並べて上から１つの加圧板で同時に平行に加圧すると、金型の上下方向の寸法のばらつきにより、上型と下型の成型面間の間隔にばらつきが生じる。このため、金型に対する加圧力にばらつきを生じ、製品の品質および寸法にばらつきが生じる。この場合、弾性材を介して加圧板を押圧することにより、金型寸法のばらつきを吸収して均一な加圧力で押圧することができる。しかし、その場合、金型の高さの差に応じて加圧板が傾斜することになり、金型の軸芯がずれて成型精度が低下する。
【０００６】
このような不具合を解消し、精密な光学素子を量産するための成型装置として、特許文献１〜３に開示されたものが提案されている。
【０００７】
特許文献１および特許文献２は、いずれも弾性部材により推力を発生させて加圧し、調芯機能を有するものであるが、必ずしも加圧面が平行を保つことはない。また、特許文献３は、複数の金型にかかる圧力を一定にするために、流体加圧を行うためのベローズを設けて、圧力を等しくしたものである。この装置は、構造が複雑であり高価であるうえ、この場合も、加圧面が平行を保つとは限らない。
【０００８】
上記の特許文献に開示された装置は、いずれも、加圧時の圧力を等しくするためのものであり、加圧面を必ず平行に保つものではない。
【特許文献１】特許第３０４２４１１号公報
【特許文献２】特許第３１８３６３８号公報
【特許文献３】特許第３１７７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、上下の金型を常に平行に保った状態で加圧し、且つ軸芯同士を一直線上に整合させ、複数の金型を同時に加圧しても、所定寸法の製品を精密に成型することができる光学素子の成型装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、上型、下型、胴型からなる金型の内部に素材を配置し、加圧装置により金型を上下方向に加圧して光学素子を成型する光学素子の成型装置において、加圧装置の先端に加圧板が取り付けられるとともに、金型を押圧する上下方向に可動な平板が設けられ、加圧板と平板との間に、上面と下面とが常に平行を保った状態で弾性変位する弾性部材が配置されたことを特徴とする光学素子の成型装置を提供する。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、１つの金型毎に平板および弾性部材が１つずつ配置され、１台の加圧装置に取り付けられた１つの加圧板により複数の金型を同時に加圧することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、弾性部材が平行平板構造であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記光学素子が光学レンズであり、光学レンズの製造装置における成型工程で用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によると、上面と下面とが常に平行を保った状態で弾性変位する弾性部材を介して金型を加圧することにより、プレス工程のストローク全体を通して、金型の軸芯が傾くことがない。従って、金型の形状を正確に素材に転写することができ、安定した性能を有する高性能な光学素子を成型できる。
【００１５】
請求項２の発明によると、金型毎に１個ずつの弾性部材を介して加圧することにより、各金型の寸法誤差を吸収して加圧できるので、複数の金型を同時に加圧しても、各金型は、それぞれの寸法に対応した一定の圧力で加圧される。しかも、各金型は上型と下型が常に平行な状態であるため、上型と下型の軸芯同士がプレスストローク中に傾くことはなく、一直線上に整合した状態でプレスすることができる。従って、同時に複数の製品を正確な寸法に成型することができる。
【００１６】
請求項３の発明によると、弾性部材を平行平板構造とすることにより、簡単な構造で確実な平行動作が得られる弾性部材を形成できる。
【００１７】
請求項４の発明によると、簡単な構成で、高品質、高精度な精密機器用光学レンズを量産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、平行平板を示す模式図である。図に示すように、長方形断面の片持ち梁９の内部に例えば長方形の中空孔９０を有する場合、中空孔９０の上側の梁部９３と下側の梁部９４とは、平行な２枚の平板のように変形する。即ち、外力Ｆが作用すると、二点鎖線で示すように変位し、片持ち梁９の先端面９１が水平方向にδだけ変位するが、先端面９１と固定面９２とは常に平行を保ったままで変位するという性質を有している。従って、この片持ち梁９の先端部の上面および下面は、水平状態のまま変位する。即ち、該上面および該下面は、外力が作用する前の状態の上面および下面に対し、常に平行である。
【００１９】
図２は、本発明の成型装置の実施の形態を示す。例えばガラス製またはプラスチック製光学レンズ等の光学素子の成型工程は、金型等の酸化を防ぐため、非酸化性ガス、例えば窒素等の不活性ガスを充填した密閉状態のチャンバ１０内で行われる。
【００２０】
チャンバ１０の床面に固定平板２４が載置される。固定平板２４は、１つの金型３に対して１つずつ設置してもよいし、複数の金型３に共通のものでも構わない。
【００２１】
固定平板２４の上に、ガラス玉からなる素材５を配置した金型３が、この例では２つ並べて載置される。各金型３は、筒状の胴型３２と、その胴型３２内に固定された下型３３と、胴型３２内部を摺動可能な上型３１とからなる。上型３１の下面および下型３３の上面が成型面であり、その間に素材５を配置して、後述の加圧装置４でプレスし、光学素子を形成する。
【００２２】
金型３の上に可動平板２３が載置され、その上に、平行平板構造による弾性部材２２が載置される。可動平板２３および弾性部材２２は、１つの金型３毎に１つずつ設置される。
【００２３】
各弾性部材２２は、外力に応じて上下方向に変位可能な弾性を有していて、図２において左右両端部の上面２２ｂは加圧板２１に接し、中央部の下面２２ｃは可動平板２３に接している。また、左右に２個所の長方形の中空孔２２ａを有し、これにより、この弾性部材２２は、上面２２ｂと下面２２ｃとが常に平行を保ちながら、外力により変位する。中空孔２２ａは１個所でも構わないが、図２に示すように左右２個所形成することにより、より確実に平行を保って変位する。更に前後の２個所にも中空孔２２ａを設けて、合計４個所で平行平板構造を形成してもよい。
【００２４】
弾性部材２２の上に加圧板２１が載置される。加圧板２１は、１台の加圧装置４によって同時に加圧する全ての金型３に共通の平板であり、その上面に加圧装置４が取り付けられる。加圧装置４は、従来より使用されている既存のもので、例えば推力４．９ＫＮの低摩擦シリンダ４１からなり、ガイド４２により調芯されて垂直方向に加圧する。
【００２５】
上記の構造によって、加圧板２１の下面と、金型３を押圧する可動平板２３とが、加圧工程中、常に平行を保つとともに、金型の上下方向の寸法のばらつきを弾性的に吸収して一定圧力で押圧するので、金型３が平行かつ均等に加圧される。そのため、上型３１および下型３３の成型面間の間隔が常に一定になり、かつ上型および下型の軸芯同士が一直線上に整合し、高精度な光学性能を有する製品を成型できる。このように、弾性部材２２が上下方向に平行に変位することにより、金型３毎の寸法差を吸収して、製品の寸法を常に一定に保つことができる。したがって、１台の加圧装置４で複数の金型３を同時に加圧し、複数の精密な光学素子を成型することができる。
【００２６】
なお、上記の例では弾性部材２２は金型３の上方に設けたが、金型３の下側に設けても構わない。
【００２７】
また、金型３の数に対応して弾性部材２２および可動平板２３を設けることにより、２つ以上の任意の複数の金型３を同時に加圧することも可能である。
【００２８】
さらに、弾性部材２２の構造は上記の平行平板構造に限らず、例えばリンク構造の組み合わせによって加圧面を平行に保持するような構造としてもよく、さらに、上下面の平行を保ちながら変形する他の構造でも構わない。
【００２９】
図３は、図２の成型装置を用いた光学素子の製造装置の例である。図３に基づいて、製造装置全体の構成を説明する。
【００３０】
光学素子の製造装置１には、搬送路１１を収容するチャンバ１０（密閉室）、素材５が集合して収容される素材室５０、製品６が集合して収容される製品室６０の３室が設けられ、それぞれ非酸化性雰囲気、例えば窒素雰囲気に保たれる。尚、これら３室は共通の１つの密閉室として形成してもよい。素材室５０には、ガラス玉からなる素材５を載せた素材トレイ５１およびその素材５を搬送路１１の所定位置へ供給する素材供給ロボット５２が備えられる。製品室６０には、成型された光学素子のプレス成型製品６を載せる製品トレイ６１と、成型された製品６を金型から取り出して製品トレイ６１に並べる製品取出ロボット６２が備えられる。
【００３１】
チャンバ１０内には、素材５をセットした金型３を搬送する往路１１ａ（図の上列）および復路１１ｃ（図の下列）の２列の搬送路１１が設けられ、各工程ごとに、断熱性を有する仕切り壁１９で区切られる。本実施例では、搬送方向に並列する２個の金型を１組として、この１組の金型分のスペースで１区画を形成する。
【００３２】
往路１１ａと復路１１ｃは、左右端部の連結路１１ｂ，１１ｄで連結される。左側の連結路１１ｂは成型部１５を構成する。成型部１５では、図で上側の区画から下側へ１組（２個）の金型が金型搬送装置７ａにより送られる。下側の区画で、１組（２個）の金型が、前述の図２に示す成型装置２により同時に加圧され、２個の成型品がプレス加工される。
【００３３】
成型部１５に隣接して、往路１１ａに加熱部１４が形成され、その隣に、金型組替部１３、その隣に素材供給部１２が形成される。一方、成型部１５に隣接する復路１１ｃには、冷却部１６と、その隣の金型組替部１３と、その隣の製品取出部１７が形成される。右端の連結路１１ｄでは、製品６が取り出された１組（２個）の下型３３が、金型搬送装置７ｂにより、下側の復路１１ｃの区画から上側の往路１１ａの区画へ送られる。
【００３４】
図３における搬送路１１の右端部に金型交換室１８が設けられ、金型に不都合が生じた場合やクリーニングを行う際には、金型を金型交換室１８へ搬送して交換する。従って、金型交換室１８は、通常時の成型工程では使用されない。金型交換室１８と外部との出入口は例えば二重扉として、チャンバ１０内に空気が入らないようにする。
【００３５】
一連の製造工程を終えて、金型３が冷却室１６から金型組替部１３へ搬送されると、金型組替部１３内において、チャック８ａで上型３１を取り外す。上型が取り外された金型３は、続いて製品取出部１７で成型製品６が取り出される。空になった下型３３は、復路１１ｃ端部の連結路１１ｄに送られ、更に往路１１ａ側へ送られる。往路１１ａの右端部の区画に送られた１組の下型３３は、続いて素材供給部１２に送られる。この往路１１ａ上での送り動作は、他の金型とともに、図示しない往路１１ａ方向の搬送を行う金型搬送装置により行われる。復路１１ｃについても同様である。
【００３６】
素材供給部１２では、空の下型３３上に素材５がセットされる。続いて、金型組替部１３で、復路１１ｃ側の下の区画で外した上型３１を素材５がセットされた下型３３の上に嵌め込む。続いて、加熱部１４で加熱し、成型部１５でプレス成形する。
【００３７】
以下、図３に示す製造装置１による光学素子の製造手順についてさらに説明する。
【００３８】
上型３１の取り外しおよび取り付けは、金型組替部１３でチャック８ａによって行われる。すなわち、冷却部１６から搬送された金型３の上型３１を取り外し、これを加熱部１４の手前の上列往路１１ａ上の区画内の下型３３上に取り付ける。上型３１を取り付ける前に、金型芯出装置８ｂにより金型３の下型３３を位置合わせしておき、そこに上型３１を取付けて軸芯を合わせる。
【００３９】
金型組替部１３の下列復路１１ｃの区画で上型３１を取り外した後、その金型の下型３３は、復路１１ｃの他の金型とともに、図中右方向へ１区画分搬送される。次に、製品取出部１７で、製品６を製品取出ロボット６２に吸着させて取り出し、製品トレイ６１上に載置する。その後、更に右方向へ１区画分搬送した後、連結路１１ｄで金型搬送装置７ｂにより上列の往路１１ａへ搬送する。上列で１区画分左方向へ搬送した後、素材供給部１２で素材供給ロボット５２により素材５が下型３３の上に載置される。さらに左方向へ１区画分搬送したところで、金型組替部１３の上列往路１１ａ側の区画で、上記の上型３１の取り付けが行われる。
【００４０】
金型組替部１３で上型３１が取り付けられた金型３は、加熱部１４へ搬送される。加熱部１４では、ガラス玉からなる素材５が軟化して加圧による成型が可能な温度まで金型３を加熱する。加熱部１４に隣接して成型部１５が設けられる。加熱工程の処理が終了した金型３は、成型部１５へ搬送される。成型部１５の上列の区画から下列の区画へは金型搬送装置７ａによって送られ、下列の区画で、図２に示した前述の成型装置２により１組（２個）の金型３を並列して同時に加圧成型して所定寸法の製品６を成型する。
【００４１】
成型後の金型３は、成型部１５に隣接して設けられた冷却部１６へ搬送される。冷却部１６では、製品６を品質が安定する適温まで冷却する。冷却後の金型３は、金型組替部１３へ搬送される。これらの一連の搬送動作は、上列往路１１ａ、下列復路１１ｃそれぞれの図示しない金型搬送装置、および左右両端の連結路１１ｂ，１１ｄそれぞれの金型搬送装置７ａ，７ｂの４つの搬送手段によって、個別制御または同時制御され、反時計回りに行われる。
【００４２】
以上のような量産向けの製造装置１において、本発明の成型装置を用いることにより、同時に複数の光学素子を高精度に成型することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、素材を金型に配置して加圧しプレス成型する製品の成型装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】平行平板構造の説明図。
【図２】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図３】本発明を利用した光学素子の製造装置を示す平面図。
【符号の説明】
【００４５】
１：製造装置、２：成型装置、３：金型、４：加圧装置、５：素材、６：製品、７ａ，７ｂ：金型搬送装置、８ａ：チャック、８ｂ：金型芯出装置、９：片持ち梁、１０：チャンバ、１１：搬送路、１１ａ：往路、１１ｂ，１１ｄ：連結路、１１ｃ：復路、１２：素材供給部、１３：金型組替部、１４：加熱部、１５：成型部、１６：冷却部、１７：製品取出部、１８：金型交換部、１９：仕切壁、２１：加圧板、２２：弾性部材、２２ａ：中空孔、２２ｂ：上面、２２ｃ：下面、２３：可動平板、２４：固定平板、３１：上型、３２：胴型、３３：下型、４１：シリンダ、４２：ガイド、５０：素材室、５１：素材トレイ、５２：素材供給ロボット、６０：製品室、６１：製品トレイ、６２：製品取出ロボット、９０：中空孔、９１：端面、９２：固定面、９３，９４：梁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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